The increased number of electric vehicles (EV) will influence the electricity demand and could possibly exceed the maximum power available on the grid. In order to manage such development, new innovations and impactful policy mechanisms are crucial.  EV fleets are prospected to work as dynamic energy storage systems and if controlled smartly, it could result in energy savings and revenue streams. The EV could, be charged when electricity prices are low and discharged when high. Thus, discharged power could be sold to the grid or supplied to a building. This could then generate revenue streams and enhance self-consumption through services called vehicle-to-grid (V2G) and vehicle-to-building (V2B). Despite the advantages of V2X (vehicle-to-anything), premature battery degradation due to capacity loss as a consequence of charging and discharging processes is a prominent concern since the battery is unfit for EV when it reaches 80 percent of the initial capacity. This could be managed by providing the battery a second life as storage solution and thus enhance the feasibility, and lifetime for EV batteries thereby contributing to circular economy.  Previous studies have investigated the possibility of EV as energy vectors and optimizing the charging and discharging schedules for demand supply management, for example in peak shredding or shifting. This study aims to combine the mechanism of V2B and V2G and further providing the EV battery a second life in residential PV storage to optimize the usage through the battery’s lifetime in a circular perspective. Hence, for this thesis, a mixed integer linear problem (MILP) was developed to optimize the potential, savings and earnings from V2B/V2G as well as from second-life energy storage in residential PV. For this purpose, a case study with real data from a residential building with a build-in PV from 2018 in Switzerland was integrated. Further, the impact of the batteries in the two stages and the contribution towards a circular economy was investigated.  Results show that the battery lifetime from exercising V2G/V2B could at its worst last for 3.11 years. This is however strongly impacted from input data, degradation and selling price of electricity. During its lifetime, the EV battery could avoid 26% of cost compared with not using V2X. Overall, V2B/V2G leads to energy and economic savings, but there is degradation in the battery and the savings made by V2B/V2G is not enough to justify the investment costs of an EV battery. Hence, the cost of replacing the battery in the EV due to the degradation of V2B/V2G needs to be subsidized or by other incentives for it to become feasible. When further providing the battery a second life, it shows huge potential in savings as observed from the result which contributes to resource efficiency and circular economy. In this study, the reused battery could last for either 2.4 or 9.45 years, depending on the electricity selling price. Thus, the lifetime usage of the battery can be increased substantially with second life of batteries depending on the application. / Det ökande antalet elbilar kommer att resultera i ökad efterfrågan av elektricitet och då även överskrida tillgängligheten på elnätet. För att hantera utveckling som denna är nya innovationer och kraftfulla policys vitalt.  Elbilar förväntas att kunna användas som dynamisk energilagring och leda till energibesparingar och intäkter. Genom innovationer som vehicle-to-grid (V2G) och vehicle-to-building (V2B) finns det potential för elbilar att ladda upp batteriet när elpriserna är låga och sedan ladda ur batteriet när priserna är höga. Den urladdade energin kan då exempelvis säljas till elnätet (V2G) eller levereras till en byggnad (V2B) och således leda till intäkter eller reducerade elkostnader. Trots fördelarna med att tillämpa elbilsbatterier för urladdning, tillkommer följder av ökad degradering av batteriet på grund av upp- och urladdning. Då batteriet inte är lämpligt för användning i elbilar när det degraderat till 80 procent av den initiala kapaciteten, finns det även en problematik. Detta skulle kunna hanteras genom att återanvända batteriet i lagringslösningar och öka lönsamheten i att använda dynamisk energilagring, förlänga livslängden men även bidra till den cirkulära ekonomin.  Den här studien syftar till att optimera potentialen, besparingar och intäkter av elbilsbatterier i ett cirkulärt perspektiv genom V2B och V2G och därefter återanvända elbilsbatteriet för energilagring med solceller i ett bostadshus. För detta, användes linjär programmering. Vidare integrerades en fallstudie med verkliga data från ett bostadshus i Schweiz med solceller.  Resultaten visar att batteriets livslängd reduceras till 3,11 år genom att använda V2G/V2B, men är starkt påverkat av inmatningsdata, degraderings modellen och försäljningspriset av elektricitet. Under batteriets livstid kunde elbilsbatteriet undvika 26% av elkostnaderna jämfört med att inte implementera V2B/V2G. Sammantaget leder sådan användning av elbilsbatterier till energi- och ekonomiska besparingar, men på grund av den signifikanta reduceringen i livslängd och höga investeringskostnader, räcker det inte för att motivera implementerandet av sådana tekniker som det ser ut idag. Det finns därmed ett behov av subventionering av elbilsbatterier för att använda V2B/V2G. Vidare, när batteriet återanvänds, visar resultaten signifikant besparingspotential som kan bidra till resurseffektivitet och cirkulär ekonomi. I den här studien, varierar livslängden på det återanvända batteriet mellan 2,4 och 9,45 år som ett resultat av försäljningspriset av elektricitet. Således kan batteriets livslängd beroende på applikation förlängas avsevärt genom återanvändning.

Genom detta examensarbete utvärderas den ännu oprövade tekniken Vehicle-To-Building. Tekniken bygger kortfattat på att elbilar används som tillfällig energilagring, och tillåts stötta en fastighets elektriska system genom att både ta emot och leverera effekt på önskvärt sätt. Om tekniken tillämpas och styrs på ett bra sätt väntas fastighetens totala effektuttag från elnätet kunna formas på önskvärt sätt. Att tillämpa tekniken i kontorsfastigheter är av intresse då en högre framtida efterfrågan av laddningsplatser vid dem är att vänta. Denna höjda efterfrågan kan potentiellt sett skapa negativa effekter på fastighetens ellastprofil i form av ett höjt maximalt effektbehov och ett högre energibehov. Dessutom skulle en implementering av tekniken kunna skapa möjligheter till att utnyttja egenproducerad solel på ett bättre sätt genom en bättre matchning mellan produktion och konsumtion av elektricitet inom fastigheten. För att utvärdera potentialen utvecklades en styralgoritm genom examensarbetet. Styralgoritmen arbetar för att utjämna fastighetens effektuttag från elnätet, och på så sätt minska kostnader i form av elnätsavgift samtidigt som egenförbrukningen ökar. Vidare implementerades styralgoritmen i en matematisk modell för att tillämpas vid simuleringar av ett verkligt scenario. Resultaten från simuleringarna visar hur en implementering av tekniken kan minska den negativa påverkan ett utökat antal laddningsplatser annars skulle kunna ha. Genom att även inkludera en solcellsanläggning i systemkonfigurationen visar resultaten att V2B, tillsammans med en väl konstruerad styralgoritm, kan sänka fastighetens maximala effektbehov och totala energibehov från elnätet. En viktig slutsats som dras från arbetet är vikten av en väl formulerad och konstruerad styralgoritm. Den algoritm som utvecklades visar på svagheter i förutsägelser om framtida effektbehov, vilket vidare leder till en felaktig styrning av effektflödet till elbilarna. För att en framtida implementering av V2B, eller andra liknande system som hanterar laststyrning och energilagring, framgångsrikt ska kunna göra avsedd nytta behöver alltså effektflöden styras korrekt. I annat fall riskerar en verklig implementering generera dålig effekt trots en god potential. / Due to the rise in usage of electric vehicles and changedlegislation regarding charging locations, the demand for charginglocations will most likely rise at office properties in the future. This risen demand will potentially affect the load profile of the property negatively, with a higher power peek and higher energy demand. Investigation of different solutions to handle this problem is therefor of interest. In this thesis, a control algorithm was developed. The control algorithm was designed to flatten the electrical load profile of aproperty during office hours, by allowing a bidirectional power flow between the property and electric vehicles. This bidirectional power flow, accompanied with the possibility oftemporary energy storage, is what makes Vehicle-To-Building (V2B) an interesting choice of technology. The technology also provides a possibility to increase the self-consumption rate of photovoltaic electricity. To assess the potential of V2B, the developed control algorithm was incorporated in a model to simulate an implementation in areal office property. During the simulations the number of electric vehicles were altered as well as the size of a hypothetical photovoltaic plant in order to investigate different system configurations. The results show that the standalone usage of V2B is applicable to minimize the negative effects that a more conventional loading regime possibly could give rise to. Regarding a combination of photovoltaic electricity production and V2B, the results show that even an improved load profile can be achieved if the system configuration is carefully constructed. To use V2B inorder to increase self-consumption rate of photovoltaic electricity significant either the number of vehicles need to be high, or the self-consumption rate low before incorporation of V2B. The study also provides a conclusion regarding the development of a similar control algorithms. In order to attain desired results, the incorporated algorithm needs to be precise and carefully constructed. Otherwise the full potential of the technology might not be achieved.

The recent increase of electric cars adoption will inuence the electricity demand in the distributionnetworks which risks to be higher than the maximum power available in the grid, if not well planned. Forthis reason, it is on the DSOs and TSOs's interest to plan carefully coordinated charging of a bulk of EVsas well as assess the possibility of EVs acting as energy storages with the Vehicle-to-Grid (V2G) or Vehicleto-Building (V2B) capability. When parked and plugged into the electric grid, EVs will absorb energy andstore it, being also able to deliver electricity back to the grid/building (V2G/B system).This can be anoptimized process, performed by an aggregator, gathering multiple EVs that discharge the battery into thegrid at peak time and charge when there is low demand i.e. overnight and o-peak hours.Numerous studies have investigated the possibility of aggregating multiple EVs and optimizing theircharging and discharging schedules for peak load reduction or energy arbitrage with participation in theelectricity market. However, no study was found for optimizing a shared eet of EVs with daily reservationsfor dierent users trying to perform V2B. In this study an optimization modelling algorithm (mixed integerlinear problem - MILP) that manages the possible reservations of the shared eet of EVs, coordinates thecharging and discharging schedules, and provides V2B (Vehicle-to-Building), with the objective of minimizingenergy costs and accounting with battery ageing has been developed. A case study with real data for abuilding is carried out modelling dierent number of EVs for two dierent days in year 2017, one in Marchand other in June.Results show that the prots are higher for all cases when introducing V2B as compared to a no optimizationscenario: V2B with battery degradation (50 ore/kWh) has decreased daily variable electricity costsbetween 54 and 59% in March and 60 and 63% for June when compared without smart charging. Integrationof battery degradation cost in V2B applications is necessary and inuences signicantly the chargingand discharging strategies adopted by EV and nally the total daily costs: The total daily cost increaseby maximal 10% for the day in March and 13% for the day in June when comparing the scenario that hasstationary battery and uses only-charging model for EVs with the scenario applying V2B mode consideringa degradation cost of 80 ore/kWh. / Ö kningen av antalet elbilar kommer att påverka lasten i elnätet som riskerar att bli högre än kapacitetom det inte är väl planerat. Därför är det i elnätsföretags intresse att samordna laddningen av de flesta elbilarna samt att utvärdera möjligheterna att använda elbilar som energilager gentemot elnätet (Vehicleto-Grid,V2G) eller byggnader (Vehicle-to-Building, V2B). Vid parkering och anslutning till elnätet kommer elbilar att ladda energi och lagra den, samtidigt de kan leverera el tillbaka till elnätet eller byggnaden (V2G/V2B). Detta kan vara en optimerad process som utförs av en aggregator genom att ladda flera elbilar i låglasttimmar och ladda ur dem under höglasttimmar.Många studier har undersökt möjligheten att aggregera flera elbilar och optimera laddningsoch urladdningsplaner för topplastreduktion eller energiarbitrage på elmarknaden. Ingen studie har dock hittats för att optimera en gemensam flotta av elbilar med dagliga reservationer för olika användare som försöker utföra V2B. Denna studie har utvecklat en optimeringsmodell (blandad heltalsprogrammering MILP) som hanterar möjliga reservationer av en flotta av elbilar, koordinerar laddning och urladdning planering, och utför V2B för att minimera energikostnader med hänsyn till batteriets åldrande. En fallstudie för en byggnad genomfördes modellering av olika antal elbilar för två dagar 2017, en i mars och andra i juni.Resultaten visar att vinsten är högre i samtliga fall då man introducerar V2B jämfört med scenario utan optimering: V2B med batteriladdningskostnad 50 öre/kWh minskade dagliga rörliga elkostnader mellan 54% och 59% i mars och mellan 60% och 63% i juni jämfört med utan smart laddning. Att inkludera batteriladdningskostnaden i V2B-applikationer är nödvändigt och har en signifikant inverkan på laddningsstrategierna och de totala kostnaderna: De totala dagliga kostnaderna ökar med upp till 10% i mars och upp till 13% i juni då man jämför scenariot att bara ladda elbilar och ha stationärt batteri med scenariot V2B med hänsyntill batteriladdningskostnad 80 öre/kWh.